[发明专利]一种顶-侧复合熔炼直接炼镍装置

说明书

本发明公开了一种顶‑侧复合熔炼直接炼镍装置，该装置包括炉体，所述炉体内部自上而下依次设置二次燃烧区、熔炼还原区和熔池熔炼区，所述炉体顶部设置双点加料口和顶吹喷枪，所述双点加料口与原料输送机构对应连接，所述炉体顶部出烟口上设置烟气处理机构，所述炉体底部一侧设置镍锍口，所述炉体底部另一侧设置排渣口，所述炉体侧壁上设置侧吹喷枪。本发明能够解决现有技术中DON工艺存在的原料入炉条件高、熔炼渣含有价金属高、能耗高、能源利用率低的问题。

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，特别涉及一种顶-侧复合熔炼直接炼镍装置。

背景技术

硫化镍精矿目前普遍采用的火法冶炼工艺为：镍精矿经物料制备及配料后送熔炼炉熔炼，熔炼产低镍锍送吹炼炉进行吹炼，吹炼产高镍锍冷却后作为最终产品，或送湿法进直接处理。熔炼产出的熔炼渣经电炉贫化或电极区贫化后产弃渣。吹炼产出的吹炼渣返熔炼炉处理、或返熔炼电极区或沉降电炉处理，也可单独设贫化电炉处理。吹炼渣若单独贫化，一般需要加还原剂和硫化剂，产金属化镍锍。然而，该工艺流程长，能耗高，各物料倒运主要是通过包子倒入下一工序，操作环境差，且该工艺对精矿含MgO有一定的要求。同时，该工艺还存在能耗高、投资大、低空污染严重等问题。

1995年芬兰的Harjavalta厂在现有奥托昆普闪速熔炼工艺的基础上开发了闪速炉直接炼镍工艺(DON,Direct Outokumpu Nickel),用于处理含镍较高的硫化镍精矿,可将镍精矿直接直接法闪速熔炼至高镍锍，其工艺流程为：硫化镍精矿干燥至含水≤0.3％，与粉状熔剂(若为块状熔剂，需细磨后才能入炉)、 烟尘一起配料后送精矿喷嘴，在反应塔内与富氧空气发生化学反应，生成高镍锍。熔炼渣和高镍锍在沉淀池沉清分离，分别排放，高镍锍作为最终产品，或送下一道工序处理；熔炼渣排入贫化电炉。贫化电炉需配入还原剂和硫化剂，经还原硫化反应，电炉产金属化高镍锍作为最终产品，或送下一道工序处理；电炉产弃渣可直接外销。DON工艺与传统的火法冶炼工艺相比，其优势如下：(1)流程短，硫化镍精矿直接氧化成高镍锍，减少了低镍锍吹炼工序。(2)减少物料转运，扩散到环境中的金属尘及硫更少，操作环境好，金属和硫回收率高。(3)由于熔炼过程中，物料中Fe氧化进渣，可稀释渣中MgO，因此该工艺对原料中MgO适应性更好。(4)熔炼过程连续进行，取消了转炉周期作业对烟气波动的影响，后续烟气处理装置的作业条件更好、投资少、成本低。

然而，DON工艺仍旧存在一些问题，具体如下：

(1)物料制备复杂。硫化镍精矿需经过干燥处理，物料含水降至0.3％以下才能入炉；熔剂、烟尘等其他物料的粒度均需≤1mm，因此若熔剂石英石等为块状物料，需经细磨后才能入炉；装置块状返料，如溜槽结渣、钢包冷料、锅炉结焦及块状烟尘等也需经细磨后入炉。

(2)闪速熔炼需要在反应塔内进行强氧化熔炼，使硫化镍精矿与氧气快速反应，因此熔炼渣氧势高，渣含有价金属较高。因此，熔炼渣需经电炉进直接贫化处理。

(3)熔炼渣电炉贫化，需加入还原剂和硫化剂，产金属化镍锍。还原剂用于还原渣中的氧化镍Ni2O和磁性铁，硫化剂用于稀释金属不断进行交互反应，调节金属化镍锍含硫量，从而控制熔体温度。此外，硫化剂通过喷枪喷入电炉中，物料制备和运输装置复杂。

总之，采用DON工艺，物料需经充分干燥后入炉，且闪速熔炼氧势高，熔炼渣含Ni高，需对熔炼渣继续进行还原硫化，贫化过程耗能大、燃料利用率低，烟气量大浓度低等问题。因此，有必要提供一种新的炼镍工艺，以克服这些缺陷。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种顶-侧复合熔炼直接炼镍装置，针对现有技术中DON工艺存在的原料入炉条件高、熔炼渣含有价金属高、能耗高、能源利用率低的问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案具体如下：